DE10125353A1

DE10125353A1 - Kochgeschirr mit thermisch gespritzter Beschichtung und Verfahren zur Herstellung der Beschichtung

Info

Publication number: DE10125353A1
Application number: DE10125353A
Authority: DE
Inventors: Peter Heinrich; Werner Kroemmer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2001-05-05
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-11-07
Also published as: DE50201955D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kochgeschirr mit einer thermisch gespritzten Beschichtung und einem Verfahren zum Beschichten des Kochgeschirrs mittels der thermischen Spritzverfahren Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen und Plasmaspritzen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die Kunststoffspritzpartikel, welche die guten Antihafteigenschaften bestimmen und die bei hohen Temperaturen verbrennen, und die Hitze benötigenden Oxid-Partikel, welche für eine hohe Kratzfestigkeit sorgen, voneinander getrennt, mit einem Abstand zugegeben. Die Zufuhr der Kunststoffpartikel erfolgt aus einem Pulverrohr (4), das näher am Werkstück plaziert ist als der Oxid-Partikel-Zufuhrort.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Kochgeschirr mittels thermischen Spritzens, wobei die schichtausbildenden Kunststoffpartikel und Oxid- Partikel dem Spritzstrahl zugeführt werden, sowie entsprechendes Kochgeschirr.

Thermische Spritzverfahren zeichnen sich im wesentlichen dadurch aus, dass in der Regel gleichmäßig aufgetragene Beschichtungen von hoher Qualität und Güte ermöglichen. Das Plasmaspritzen und das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen zeichnen sich durch besonders gute Hafteigenschaften auf dem Untergrund und besonders dichte Spritzschichten aus.

Es ist bekannt, Kochgeschirr zu beschichten, um Anbacken oder Ankleben von darin zubereiteten Speisen zu verhindern. Diese Antihaftschicht besteht dabei üblicherweise aus Kunststoffen, im Regelfall PTFE, also sog. Teflon. Anteile aus Hartstoffen, meist die Oxide Al₂O₃ oder Al₂O₂TiO₂, sorgen dabei für eine hohe Kratzfestigkeit. Als Grundwerkstoff für das Geschirr dienen dabei im allgemeinen Aluminium, Aluminium- Legierungen, Guss oder Edelstahl. Neben dem Verfahren des thermischen Spritzens zum Aufbringen der Beschichtung, auf welches sich diese Erfindung bezieht und bei welchem Kunststoff- und Oxid-Partikel als Spritzpartikel benutzt werden, ist es derzeit auch üblich eine kratzfeste Beschichtung in einem zweiten Arbeitsschritt mit einer antihaftenden Oberflächenversiegelung zu versehen, um die gewünschte Kombination aus antihaftend und kratzfest zu erzielen.

Für das Beschichten von Kochgeschirr werden die oben genannten Oxide und Kunststoffe verwendet. Ein Nachteil, dieser, aus dem Stand der Technik bekannten, thermisch gespritzten Beschichtungen an Kochgeschirr besteht darin, dass diese verfahrensbedingt nur einen geringen Kunststoffanteil enthalten. Um Kunststoffe und Oxide in die Beschichtung einzubringen, gibt es verschiedene Verfahren. So wird der Kunststoff in das Oxidpulver eingeschlossen, um dessen Verbrennen in der Flamme zu vermeiden. Dieser Verbund wird nun zum Flammspritzen verwendet. Problematisch ist hierbei die nicht ausreichende Konzentration des Kunststoffes und seine unregelmäßige Verteilung. Bei der Methode des Plasmaspritzens wird der Kunststoff und das Oxid bereits vor dem Spritzen vermengt. Problematisch wird dies jedoch bei einem höheren Kunststoffanteil, welcher für gute Antihafteigenschaften gewünscht wird, da der Kunststoff, wenn er einen größeren Anteil hat, zu Verbrennen und Verdampfen beginnt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, durch welches es ermöglicht wird, die auf den Kunststoffen basierende Antihafteigenschaft und die auf die Oxide zurückzuführende Kratzfestigkeit des beschichteten Kochgeschirrs zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kunststoffpartikel und die Oxid-Partikel getrennt und - in Spritzrichtung gesehen - mit einem Abstand voneinander zugegeben werden, wobei die Zugabe der Kunststoffpartikel in den Spritzstrahl näher zum Werkstück hin erfolgt, als diejenige der Oxid-Partikel. Durch die getrennte Zugabe können die angesprochenen Spritzartikel in weitgehend beliebigem Verhältnis zueinander eingestellt werden, da die Kunststoffpartikel so in den Spritzstrahl gegeben werden, dass die thermische Energie des Spritzstrahls soweit abgesunken ist, dass deren potentielle Verbrennung und Verdunstung weitgehend ausgeschlossen wird. Mit diesem Verfahren wird es möglich, Kochgeschirr mit einer solchen Beschichtung zu versehen, die einerseits in ausreichend großer Menge Kunststoffteilchen und anderseits einen genügend großen Anteil aus oxidischen Hartstoffen enthält, um gute Antihafteigenschaften bei hoher Kratzfestigkeit zu gewährleisten.

Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neben dem Oxid ein Kunststoff in relativ großer Menge, nämlich in einem Anteil von bis zu 80 Vol.-% an der Gesamtmenge der Spritzpartikel zugeführt. Mit diesem hohen Kunststoffanteil werden sehr gute Antihafteigenschaften erreicht.

Besonders vorteilhaft sind Kunststoffanteile von 10 bis 70 Vol.-%, vorzugsweise 30 bis 60 Vol.-%, im Spritzmaterial.

Die Technik des Plasmaspritzen und Hochgeschwindungskeits-Flammspritzen werden vorteilhafterweise für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorteilhafterweise der Abstand für die Zugabe der Kunststoffpartikel in den Spritzstrahl relativ weit von der Spritzdüse entfernt gewählt an einer Stelle, wo die thermische Energie im Spritzstrahl soweit abgesunken ist, dass die Kunststoffpartikel nur noch Anschmelzen und nicht mehr Verbrennen oder Verdunsten. Dagegen werden die Oxid-Partikel an einer Stelle mit hoher thermischer Energie zugegeben, da diese im Spritzstrahl verändert werden müssen, um eine kratzfeste Beschichtung zu bilden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Winkel, unter welchem die Spritzpartikel zugefügt werden, zwischen 30° und 150° - bezogen auf die Spritzrichtung - gewählt. Als Oxide werden bevorzugt AL₂O₃ oder AL₂O₂TiO₂ benutzt.

Als Gase für das thermische Spritzen kommen alle hierfür bekannten Gase und deren Gemische wie Propan, Propen, Ethylen, Acethylen, Wasserstoff, Sauerstoff und die Inertgase in Betracht.

Als Kunststoff wird bevorzugt PTFE, sog. Teflon, benutzt.

In Weiterbildung der Erfindung wird der Kunststoffanteil beim Beschichten gleichmäßig oder sprunghaft erhöht, wobei das Beschichten in einem Arbeitsgang erfolgt.

Damit wird es möglich das Verhältnis Kunststoff- zu Oxid-Partikel wunschgemäß festzulegen und in einem einzigen Arbeitsschritt anzubringen. Ein weiterer Arbeitsschritt bei der Fertigung des Kochgeschirrs, wie bei der Beschichtung mit anschließender Oberflächenversiegelung notwendig, entfällt, wodurch sich die Herstellung vereinfacht und verbilligt.

Die gestellte Aufgabe wird hinsichtlich des Kochgeschirrs dadurch gelöst, dass eine thermisch gespritzte, kratzfeste Antihaftbeschichtung aus Kunststoff und Oxiden aufgebracht wird, die sich dadurch auszeichnet, dass der Anteil des Kunststoffs in der Gesamtmenge der Spritzpartikel bis zu 80 Vol.-% beträgt. Der daraus resultierende hohe Kunststoffanteil in der Beschichtung sorgt somit für gute Antihafteigenschaften.

Die Beschichtung des Kochgeschirrs ist mittels Plasmaspritzens oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzens aufgebracht.

Der Korpus des Kochgeschirrs besteht in Vorteil aus Aluminium, Aluminium- Legierungen, Guss oder Edelstahl.

In Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Anteil des Kunststoffs innerhalb einer, in einem Arbeitsgang aufgespritzten Beschichtung gleichmäßig oder sprunghaft zu und nur die oberste Schicht erreicht einen Kunststoffanteil von bis zu 80 Vol.-% am Spritzmaterial. Durch den wunschgemäß eingestellten, zunehmenden Kunststoffanteil lässt sich die Kratzfestigkeit erhöhen ohne dabei die Antihafteigenschaften zu verschlechtern. Die Beschichtung besteht dabei aus einer einzigen Schicht und ihre Eigenschaften sind durch sie selbst bestimmt und nicht durch Eigenschaften einer Kombination von Grundbeschichtung und Oberflächenversiegelung.

Im folgendem soll die Erfindung anhand zweier Beispiele mit vorteilhaften Varianten näher erläutert werden:
Im ersten Beispiel wird anhand von Fig. 1 ein Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung mit 40 Vol.-% Kunststoff beschrieben.

Das zweite Beispiel betrifft eine Beschichtung, in welcher der Kunststoffanteil von 0 bis 60 Vol.-% in der Gesamtmenge der Spritzpartikel kontinuierlich zunimmt.

Mit Hilfe von Fig. 1 wird das erfingsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung mit 40 Vol.-% Kunststoff in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgestellt und die Zufuhr der Spritzpartikel erläutert. Für das thermische Spritzen wird eine Spritzpistole, die nach der konventionellen Technik des Hochgeschwindigkeits- Flammspritzens arbeitet, benutzt. Die Spritzpistole endet mit einer Düse 2. Das Werkstück 1, also das Kochgeschirr, befindet sich in einem Abstand von 30 cm vor der Düse 1 des Flammspritzers. In einem Abstand von 3 cm wird unter einem Winkel von 30° das Oxidpulver aus einem Pulverrohr 3 zugeführt. In einem Abstand von 20 cm vor der Düse 2 befindet sich eine weitere Apparatur für die Zufuhr der Kunststoffpartikel. Aus einem Rohr 4 werden die Kunststoffpartikel ebenfalls unter einem Winkel von 30° dem Spritzstrahl zugeführt. Alternativ kann das Oxidpulver auch direkt in die Spritzpistole eingeführt werden und nur die Kunststoffpartikel werden extern mit einem Pulverrohr 4 zugegeben.

Ein Kochgeschirr mit einer vorteilhaften Beschichtung sei im folgendem näher beschrieben, wobei das Beschichten wie im obigen Beispiel erfolgt. Es werden jedoch zu Beginn des Spritzvorgangs keine Kunststoffpartikel zugeführt. Beispielgemäß wird nun sukzessive die Zahl der Kunststoffpartikel im Spritzstrahl erhöht, bis hin zu einem Anteil von 60 Vol.-% an der Gesamtmenge des Spritzmaterials. Auf diese Weise entsteht eine Spritzschicht, in welcher der Kunststoffanteil vom Korpus des Kochgeschirrs zur Oberfläche hin zunimmt und welche sich hinsichtlich Antihafteigenschaft, Kratzfestigkeit und Haltbarkeit besonders auszeichnet.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten von Kochgeschirr mittels thermischen Spritzens, wobei die schichtausbildenden Kunststoffpartikel und Oxid-Partikel dem Spritzstrahl zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffpartikel und die Oxid-Partikel getrennt und - in Spritzrichtung gesehen - mit einem Abstand voneinander zugegeben werden, wobei die Zugabe der Kunststoffpartikel von der Spritzdüse weiter entfernt erfolgt, als diejenige der Oxid- Partikel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffpartikel bis zu 80 Vol.-% an der Gesamtmenge der Spritzpartikel zugegeben werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffanteile von 10 bis 70 Vol.-%, vorzugsweise von 30 bis 60 Vol.-% im Spritzmaterial, verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung nach dem Verfahren des Plasmaspritzens oder des Hochgeschwindungskeits-Flammspritzen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand für die Zugabe der Kunststoffpartikel soweit von der Spritzdüse entfernt ist, dass die thermische Energie im Spritzstrahl soweit abgesunken ist, dass die Kunststoffpartikel nur noch angeschmolzen werden, während die Oxid-Partikel an einer Stelle mit höherer thermischer Energie zugegeben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, unter welchem die Spritzpartikel zugefügt werden, zwischen 30° und 150° - bezogen auf die Spritzrichtung - gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxide AL₂O₃ oder AL₂O₂TiO₂ benutzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase Propan, Propen, Ethylen, Acethylen, Wasserstoff, Sauerstoff und Inertgase verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoffpartikel PTFE (Teflon) benutzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffanteil beim Beschichten gleichmäßig oder sprunghaft erhöht wird, wobei das Beschichten in einem Arbeitsgang erfolgt.

11. Kochgeschirr mit einer thermisch gespritzten, kratzfesten Antihaftbeschichtung aus Kunststoff und Oxiden, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kunststoffs in der Gesamtmenge des Spritzmaterials bis zu 80 Vol.-% beträgt.

12. Kochgeschirr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen aufgebracht ist.

13. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus des Kochgeschirrs aus Aluminium, Aluminium-Legierungen, Guss oder Edelstahl besteht.

14. Kochgeschirr nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kunststoffs innerhalb einer, in einem Arbeitsgang aufgespritzten Beschichtung gleichmäßig oder sprunghaft zunimmt und nur die oberste Schicht einen Kunststoffanteil von bis zu 80 Vol.-% am Spritzmaterial erreicht.